顶驱下套管作业装备配套及工艺初探

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２ ０ １ １年 第４ ０卷 第３期 第２ ０页 （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ １ ３ ４ ８ ２ ２ ０ １ １ ０ ３ ０ ０ ２ ０ ０ ４ － － －
石 油 矿 场 机 械 Ｏ Ｉ Ｌ Ｆ Ｉ Ｅ Ｌ Ｄ Ｅ Ｕ Ｉ ＰＭＥ Ｎ Ｔ Ｑ
（ ） ： ２ ０ １ １， ４ ０ ３ ２ ０～２ ３

顶驱下套管作业装备配套及工艺初探
张宏 英 ， 李东阳， 黄衍 福 ， 贺 涛， 马 瑞
（ ） 中 国 石油 集团 钻 井工程技术 研究 院 北 京 石油机械 厂 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ①
］ １ ６ － 。 大减少了遇阻、 卡 钻等 复 杂 情况 的 发 生 ［
作业 事 故 的 发 生 ， 提 高下 套 管 质 量 和 效 率 ， 降低 钻 井 成本， 因而具有 良 好 的 发 展 前 景 。 本 文 针 对 顶 驱 下 套 管 装 置 进行 下 套 管 作业的工 艺 流程 及 所 需 的 设 备 做详细说明。
１． １． ４ 套 管 吊卡
套管 吊 卡 是 提 升 套 管 专 用 的 吊 卡， 主要用来抓 取 单 根 套 管 和 提 升 下放 套 管柱 。 由 于 顶 驱 下 套 管 装 置的使用， 在 下放 无 接 箍 套 管 时 不 再 需 要 气动 吊 卡 ， 也 不 再 需 要在平 台 上 搭 建 高 台 ， 使得作业更为安全 和便捷。
卡瓦 ） １． １． ５ 气 动卡瓦 （
为了 提 高 下 套 管 作 业 的 可 视 化 程 度 ， 实现实时 监控， 配备了视频 监 控 系 统， 即， 在井架上安装红外 防 爆 一 体 化 彩 色 摄像 机 ， 监控台安放在司钻房内， 实 施 点 对 点 画 面监 控 。 摄像 机 安装 高 度 约 为单 根 套 管 长度， 摄像 头 聚焦 被 提 升 起的 套 管 接 箍 处 ， 这样套管 、 提升、 下 套 管 装 置 下放 、 旋 转 套 管（ 柱） 下放 套 管柱 、 建立 循 环 （ 灌 注 泥浆 ） 等 过 程 均 在 系统 的 监 控 下 。 摄 卡瓦受 像 机的 局 部 放 大 功 能 超 过 了 近 眼 观 测 水 平 ， 损 情况 、 皮碗磨 损 情况 均 可 实 时 掌握 。
１ 装备概述
顶驱 下 套 管 作 业 替 代 了 液 压 套 管 钳， 相应也需 要与 之 配 套 的 装备 。 顶 驱 下 套 管 作业 装备 如图 １ 所 示， 较 为 全 面 地 涵盖 了作业 所 需 的 装备 。
顶驱 下 套 管 装 置 是 顶 驱 装 置 的 延 伸 产 品， 它扩 大了 顶 驱 装 置 的应 用 范 围 ， 除了钻井作业外还可完 成 下 套 管 作业 ， 替代 了 目 前 普 遍 应 用 的 液 压 套 管 钳 等设备。应用顶驱下套管装置可以极大减少下套管
１． １． ６ 内钳 （ Ｂ 型 钳）
在 下 套 管 作业中 ， 顶 驱 装 置 主要 提供 动 力 源 （ 套 。 同 时， 管 上 扣 扭矩 、 液 压 源） 顶驱装置随大钩沿导 轨上下运动， 保 证 了 套 管 的 提 升 和 下放 。
在 套 管 上 扣 过 程中 ， 顶 驱 提供 扭矩 ， 下端需要提 供 反 扭矩 方 可 实 现 紧扣 。 由 于 气动 卡 瓦 （ 卡 瓦） 只在 轴 向 施加 约 束 ， 这样就需要借助内钳（ 施加 Ｂ 型 钳） 反 扭矩 完 成 上 扣 动 作 。 当 下 入 较 深 时 ， 在套管自身 重力作 用 下 即 可 完 成 上 扣 ， 不 再 需 要 借 助内 钳 。 １． ２ 智 能 辅助设备 为 了 提 高 下 套 管 装 置 的 自 动 化 和 智 能 化 水 平， 确保作业的 安全 与 高 效 ， 在辅助系统中开发了智能 作业 指 导 软件 、 视 频 监 控 系 统、 井 口 套 管 扶 正 装 置、 智 能 防 碰 装 置 和 立管 压力 检 测 装 置 等 。
１． ２． １ 智 能 作 业 指导软件
为了 按 照 套 管 推 荐 上 扣 扭 矩 上 扣 ， 提高管柱连 接质量， 开 发 了 顶 驱 下 套 管 作业 指 导 软件 ， 其界 面 如 图 ２ 所示 。
１— 井 架 ； ２— 大 钩 ； ３— 顶 驱 ； ４— 下 套 管 装 置 ； ５— 视 频 监 控 系统 ； ６— 智 能 防 碰 装 置 ； ７— 吊 环 ； ８— 套 管 吊 卡 ； ９— 套 管 ； １ ０— 井 口 套 管 扶 正 装 置 ； ； 监 控 台） １ １— 司 钻 房 （ １ ２— 内 钳 ； １ ３— 气动 卡 瓦 图 １ 顶 驱 下 套 管 作业 装备 １． １． ２ 下套 管 装 置
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顶 驱 下 套 管 装 置 上 端 接 头 与 顶 驱 主 轴 相 连 接， ， 下 端 与 套 管 采用 非 螺 纹 连 接 （ 内 卡 或 外 卡） 即插即 用 。 装 置 具 备传 递 扭矩 、 提升套 管、 实时建立循环３
７］ 。 大 功 能［
图 ２ 顶 驱 下 套 管 作业 指 导 软件界 面
１． １． ３ 吊环
根据 井 身 结构 设 计 ， 选取 与 之 对应 实 际 作业 时 ， 的套管， 系统会 自 动 调 出 该 套 管 的最大 上 扣 扭矩 、 最 佳 上 扣 扭矩 、 最小 上 扣 扭 矩 等 参 数 。Ｐ Ｌ Ｃ 自动控制 上 扣 扭矩 为最 佳 上 扣 扭 矩 ， 扭 矩 曲 线 实 时 显 示。 当 作业 套 管 为 非标准 套 管 时 ， 程 序 具 备添 加 功 能 ， 以满 足实际工况。
１． ２． ２ 视 频监控系统
顶驱 下 套 管 装 置 本 身 具 备 套 管 提 升 的 功 能， 但 当下入套管深度较 大 或 井 下 地 质 情 况 较 为 复 杂 时， 从 安全 角度 考虑 ， 建 议 采 用 吊 环 辅 助 提 升。 推 荐 使 用４ 下 套 管专 用 吊 环 。 ５ ７ ２ｍｍ（ １ ８ ０ 英寸 ）
２ ０ １ ０ ０ ９ ０ ８ ① 收稿日期 ： － － ） 中 国 石油 天然气集团公司 顶 驱 下 套 管 装 置 产业 化 项 目 （ ２ ０ ０ ９ Ｃ ２ ０ ０ ３ ０ ２ 基金项目 ： － － ： （ ） ， ， ， ， ， ： 作者简介 张宏 英 男 甘肃宁县 人 工程 师 主要 从事 石油机械技术 开 发 工作 １ ９ ８ ２ Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｓ ｍ ａ ｒ ｔ ６ ６ ８ ８＠１ ６ ３． ｃ ｏ ｍ。 －
摘要 ： 利 用 顶驱 下 套 管 装 置 进行 下 套 管作 业 具 有 作 业效率 高 、 套 管上 扣质 量 高 、 现场作 业安全 度 高 、 劳 动 强 度 低 等优 点 ， 可 降 低或避免 井 下பைடு நூலகம்事故 的 发 生 ， 降 低钻 井 综合成本 。 配备 相 应 的 装备 是 保证 套 管 顺 利下 入 预 定深度的 前 提 。 根 据现场 试 验 结果 ， 就 配套装备 及 其 工 艺 流 程 进 行 了 初 步 探 索 和 讨 论， 对工程 实际 作 业 具 有 指 导 意义 。 关键词 ： 顶驱 ； 下 套 管作 业 ； 装备 ； 配套 ； 探讨 中图分类号 ： Ｔ Ｅ ９ ２ ２ 文献标识码 ： Ａ
等： 顶 驱 下 套 管 作业 装备 配 套 及 工 艺 初探 ０ 卷 第 ３ 期 张宏 英 ， 第４
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１． １ 作 业 装备
１． １． １ 顶部驱动钻井装 置
在 没 有气动 卡 瓦 的 情况 下 ， 普 通 卡 瓦 仍 然可 件 制约 ， 以发挥作用。